Пассивная метка системы радиочастотной идентификации для транспортных приложений

Изобретение относится к системе автоматической идентификации подвижных железнодорожных средств. Технический результат - повышение надежности работы метки за счет увеличения ударопрочности и повышения стабильности характеристик антенны. Пассивная метка радиочастотной идентификации состоит из корпуса, внутри которого размещена плата радиочастотной метки, содержащая электронную часть и устройство согласования с антенной, при этом корпус радиочастотной метки выполнен в виде металлического герметичного короба, на одной стороне которого находится щель, выполненная как щелевая антенна, точки возбуждения которой соединены с устройством согласования, а сама плата зафиксирована внутри короба, причем щель герметизирована диэлектрическим материалом. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Известны технические решения пассивных радиочастотных меток, размещенных в герметичных корпусах [1].

Недостатком данного решения является то, что антенна находится внутри корпуса и, следовательно, корпус должен быть радиопрозрачный, что ведет к его низкой механической защите.

Известно так же использование щелевых антенн в радиочастотных метках систем радиочастотной идентификации [2, стр.160]. Недостатком данной радиочастотной метки является невозможность ее использования в агрессивных средах на транспорте.

Наиболее близким техническим решением является радиочастотная метка, состоящая из корпуса, внутри которого размещена электронная плата, состоящая из генератора кодового сигнала, в памяти которого содержится информация для считывания ее переносными и/или стационарными считывающими устройствами, и устройства согласования генератора кодового сигнала с антенной [3].

Недостатком данного устройства является то, что антенна находится внутри корпуса и, следовательно, корпус должен быть радиопрозрачный, что ведет к его низкой механической защите.

На железных дорогах России используется система автоматической идентификации подвижных железнодорожных средств. На вагоны устанавливаются пассивные радиочастотные метки в пластмассовых герметичных корпусах, внутри которых находится электронная плата и антенна. Они защищены от механических воздействий, в частности ударов, а так же атмосферных и химических воздействий. [4]. К сожалению, данные корпуса меток выдерживают только несильные удары и совершенно не выдерживают значительные удары, например удар кувалдой или ломом.

Значительно увеличить ударопрочность радиочастотных меток можно, заменив материл корпуса метки с пластмассы на металл и изменив конструкцию антенны. Корпус из металла толщиной 2-5 мм делает метку практически не разбиваемой. Кроме того, значительно упрощается процесс установки метки на металлические поверхности транспортных средств (сварка) и при этом металлические поверхности не влияют на характеристики метки.

Кроме того, у данного технического решения имеется и дополнительный положительный эффект, который заключается в том, все антенны всех известных транспортных меток выполнены из стеклотекстолита, а это ведет к тому, что при перепадах внешних температур внутри герметичных полых корпусов появляется конденсат, который, в свою очередь, ведет к расслоению стеклотекстолита и изменению характеристик антенны.

На фиг.1 показана метка в разрезе. На фиг.2 показана метка.

Радиочастотная метка состоит из корпуса 1, внутри которого размещена плата 2 радиочастотной метки, состоящая из электронной части и устройства согласования его с антенной. Корпус 1 радиочастотной метки выполнен в виде металлического герметичного короба, на одной стороне которого находится щель, выполненная как щелевая антенна 5, точки 6 возбуждения которой соединены с устройством согласования, а сама плата 2 радиочастотной метки зафиксирована внутри корпуса 1. На широкой стороне корпуса 1 расположена щелевая антенна 5 и бортик 7.

Щелевая антенна 5 закрывается диэлектрическим материалом 4 для обеспечения герметичности и самой щелевой антенны 5.

Бортик 7 предназначен для того, чтобы диэлектрический материал 4 нельзя было отделить от поверхности корпуса 1.

Диэлектрический материал 4 может быть выполнен в виде пластмассовой пластины, которую методом литья или запрессовки (в том числе и с использованием ультразвука) располагают между бортиками 7.

В случае запрессовки диэлектрический материал 4 выполняется размером, чуть большим, чем размер периметра металлического бортика.

Пространство между бортиками 7 может быть так же залито компаундом или герметиком.

Пассивная метка радиочастотной идентификации может иметь бесконтактное соединение точек возбуждения щелевой антенны 5 с устройством согласования [с.38, 5]

Пассивная метка радиочастотной идентификации работает следующим образом. Так как щелевая антенна 5 вырезана в куске волновода, диаграмма направленности ее направлена в одну сторону. При попадании на щелевую антенну 5 электромагнитного излучения, сгенерированного считывателем системы радиочастотной идентификации, сигнал со щелевой антенны 5, в случае ее согласования, поступает на плату 2 радиочастотной метки, где выпрямляется и идет на питание платы 2. В случае рассогласования щелевой антенны 5 часть электромагнитного излучения отражается и возвращается к считывателю.

Параметры щелевой антенны определяются только длиной и шириной щели [5, с.27-28].

Герметизация швов достигается качеством сварки корпуса.

Герметизация антенны может достигаться за счет:

1. плотного прилегания диэлектрического материала 3;

2. плотного прилегания диэлектрического материала 4;

3. заливки щелевой антенны 5 герметиком;

4. использованием всех трех предыдущих способов.

Корпус 1 может быть выполнен методом сварки из листового металла толщиной 3-5 мм.

В качестве диэлектрического материала 3 и 4 могут быть использованы, например, полимеры Армамид, Зайтел, Хайтрел или любой другой, обладающие высокой эластичностью, устойчивостью к многократным знакопеременным нагрузкам, высокой стойкостью к удару с надрезом, высокой маслобензостойкостью, в том числе при повышенных температурах.

Используемая литература

1. Патент РФ 2233567.

2. Финкенцеллер К. Справочник по RFID. Теоретические основы и практическое применение индуктивных радиоустройств, транспондеров и бесконтактных чип-карт / К.Финкенцеллер; пер. с нем. Сойунханова Н.М. - М.: Додека XXI, 2008. - 496 с.

3. Патент РФ №2178590.

4. «Пальма» - система автоматической идентификации транспортных средств / Белов В.В., Буянов В.А., Рабинович М.Д., Дудкин В.Ф., Мильготин Б.В., Легкий Н.М., Котлецов Д.С. // Железнодорожный транспорт. 2002. №8. с.54-59.

5. Юрцев О.А. Резонансные и апертурные антенны. Ч.2: Методическое пособие по курсу "Антенны и устройства СВЧ" для студентов специальности "Радиотехника". В 3 Ч. - Мн.: БГУИР, 2000, 89 с.

1. Пассивная метка радиочастотной идентификации, состоящая из герметичного корпуса, внутри которого размещена плата радиочастотной метки, состоящая из электронной части и устройства согласования его с антенной, отличающаяся тем, что корпус радиочастотной метки выполнен в виде металлического герметичного короба, на одной стороне которой находится щель, герметизированная диэлектрическим материалом и выполненная как щелевая антенна, точки возбуждения которой соединены с устройством согласования, а сама плата зафиксирована внутри короба.

2. Пассивная метка радиочастотной идентификации по п.1, отличающаяся тем, что соединение точек возбуждения щелевой антенны с устройством согласования осуществляется бесконтактным способом.

3. Пассивная метка радиочастотной идентификации по п.1 или 2, отличающаяся тем, что фиксация платы радиочастотной метки внутри корпуса осуществляется с использованием диэлектрического материала в виде двух пластин, между которыми расположена плата, при этом пластины зафиксированы относительно корпуса.

4. Пассивная метка радиочастотной идентификации по п.1, отличающаяся тем, что корпус со стороны щелевой антенны имеет металлический бортик по периметру, внутри которого находится диэлектрический материал.

5. Пассивная метка радиочастотной идентификации по п.5, отличающаяся тем, что диэлектрический материал выполнен в виде пластмассовой пластины.

6. Пассивная метка радиочастотной идентификации по п.5, отличающаяся тем, что пластмассовая пластина выполнена размером чуть большим, чем размер металлического бортика и вставляется в него под давлением.

7. Пассивная метка радиочастотной идентификации по п.5, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрического материала используется компаунд или герметик.